近日，西安交通大學(xué)沈少華課題組以商業(yè)銅納米顆粒(NPs)作為前驅(qū)體，通過(guò)熱氧化-電還原兩步法在其表面生成尺寸在20 nm以下的Cu顆粒，并將其作為高效的ECO2RR電催化劑。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究人員觀察到OHad被OD-Cu表面上亞20 nm顆粒之間的納米間隙所限制和吸附，猜想OHad應(yīng)該決定了ECO2RR過(guò)程中C2生產(chǎn)的選擇性。原位光譜表征和理論計(jì)算表明，表面吸附的OHad有利于弱C≡O(shè)鍵的吸附，增強(qiáng)*CO在OD-Cu表面的結(jié)合，促進(jìn)*CO二聚形成*COCO，隨后選擇性生產(chǎn)C2產(chǎn)物。然而，還需要注意的是，表面過(guò)量的OHad吸附會(huì)占據(jù)表面活性位點(diǎn)和促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)HER發(fā)生，導(dǎo)致C2產(chǎn)物的選擇性受到抑制。作為ECO2RR中選擇性C2生產(chǎn)的雙刃劍，具有優(yōu)化或適當(dāng)水平的吸附行為，在H型電解池中，最佳的OD-Cu-200在?0.95 VRHE時(shí)的C2產(chǎn)物選擇性達(dá)到61.5%。此外，在流動(dòng)池中，該催化劑可以在高電解液流速下穩(wěn)定生產(chǎn)C2產(chǎn)品(FE=~60%，?200 mA cm?2)。綜上，該項(xiàng)工作提出OHad作為決定C2產(chǎn)品選擇性的合理描述符有助于全面了解ECO2RR機(jī)制，也為合理設(shè)計(jì)Cu電催化劑以穩(wěn)定生產(chǎn)高選擇性的增值化學(xué)品和燃料提供了指導(dǎo)。Surface Adsorbed Hydroxyl: A Double-Edged Sword in Electrochemical CO2?Reduction over Oxide-Derived Copper. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202306876
